20 ژانویه 2022- محققان رویکرد جدیدی را برای ساده‌سازی فرآیندی که افراد مبتلا به دیابت برای تخمین محتوای کربوهیدرات یک وعده غذایی، خون‌گیری برای اندازه‌گیری سطح فعلی قند خون و محاسبه ی دوز صحیح انسولین استفاده می‌کنند، ارائه کردند.

قبل از مصرف یک وعده غذایی، بسیاری از افراد مبتلا به دیابت نیاز به تزریق انسولین به خود دارند. این یک فرآیند زمان‌بر است که اغلب نیاز به تخمین محتوای کربوهیدرات غذا، گرفتن خون برای اندازه‌گیری سطح قند خون، و سپس محاسبه و تحویل دوز صحیح انسولین دارد.

این مراحل، که معمولاً باید برای هر وعده غذایی تکرار شوند، رعایت رژیم درمانی را برای بسیاری از بیماران دیابتی دشوار می کند. تیمی از محققان MIT ، اکنون رویکرد جدیدی برای ساده‌سازی این فرآیند و کمک به بیماران در حفظ سطح قند خون سالم ارائه کرده‌اند.

دکتر جووانی تراورسو، استادیار MIT و متخصص گوارش در بیمارستان بریگهام و زنان، گفت: هر مداخله‌ای که دریافت درمان را برای بیماران آسان‌تر کند، می‌تواند تأثیر زیادی بر سلامت آنها داشته باشد، زیرا موانع متعددی وجود دارد که با زمان، ناراحتی، مهارت، یا یادگیری و آموزش مرتبط هستند. اگر ما بتوانیم از طریق اجرای راه حل های مهندسی جدید بر این موانع غلبه کنیم، دریافت آن درمان را برای بیماران آسان تر می کنیم.

تراورسو و همکارانش دو دستگاه مختلف طراحی کردند که می توانند فرآیند محاسبه و تزریق دوز صحیح انسولین را ساده کنند. یکی که بسیاری از مراحل موجود را در یک دستگاه ترکیب می کند، می تواند در آینده ی نزدیک توسط بیماران مورد استفاده قرار گیرد. نمونه اولیه­ی دستگاه دوم آنها از قطعات الکترونیکی انعطاف پذیر بر روی سطح سوزن استفاده می کند، تا اندازه گیری قند خون و تحویل انسولین از طریق همان سوزن را در زمانی بسیار کوتاه، انجام دهد. این می تواند در نهایت روند مدیریت دیابت را ساده تر کند.

نتایج این تحقیق در Journal of Controlled Release منتشر گردید.

همه چیز در یک دستگاه

دیابت بیش از 400 میلیون نفر در سراسر جهان را مبتلا کرده است. بیماران دیابتی اغلب از دو نوع انسولین برای کنترل سطح قند خون خود استفاده می کنند: انسولین طولانی اثر که به کنترل سطح گلوکز در یک دوره 24 ساعته کمک می کند و انسولین کوتاه اثر که در وعده های غذایی تزریق می شود. بیماران ابتدا سطح قند خون خود را با یک گلوکومتر اندازه گیری می کنند که برای خون گیری باید انگشت خود را با یک سوزن سوراخ کرده و یک قطره خون را روی نوار آزمایش قرار دهند. آنها همچنین باید تخمین بزنند که چه تعداد کربوهیدرات در وعده غذاییشان وجود دارد و این اطلاعات را با سطح  قند خون خود ترکیب کنند تا دوز مناسب انسولین را محاسبه و تزریق کنند.

فناوری‌های موجود مانند مانیتورهای مداوم قند خون و پمپ‌های انسولین می‌توانند به بخشی از این فرآیند کمک کنند. با این حال، این دستگاه ها به طور گسترده در دسترس نیستند، بنابراین بیشتر بیماران باید به گلوکومتر و سرنگ اعتماد کنند.

دکتر هوانگ، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله، و دانشجوی فوق دکتری MIT، گفت: هر روز، بسیاری از بیماران باید حداقل سه بار این روش پیچیده را انجام دهند. هدف اصلی این پروژه تلاش برای تسهیل همه این مراحل پیچیده و همچنین حذف نیاز به چندین دستگاه است. ما همچنین از دوربین گوشی هوشمند و یادگیری عمیق برای ایجاد برنامه ای استفاده کردیم که محتوای غذا را شناسایی و بطور کمی بیان می کند، که می تواند به شما در شمارش کربوهیدرات ها کمک کند.

تیم تحقیقاتی دو دستگاه مختلف "همه در یک" را ابداع کردند که هر دو از برنامه جدید گوشی هوشمند استفاده می کنند. بیماران ابتدا از غذا عکس می گیرند و این اپلیکیشن می تواند حجم غذا و همچنین مقدار کربوهیدرات ها را بر اساس اطلاعات مواد مغذی از پایگاه داده وزارت کشاورزی آمریکا تخمین بزند.

اولین دستگاه یکپارچه ای که محققان طراحی کردند بسیاری از ابزارهای موجود را که بیماران در حال حاضر استفاده می کنند، از جمله یک لنست برای گرفتن خون و اندازه گیری قند خون را، یکپارچه می کند. هنگامی که اندازه گیری قند خون انجام شد، دستگاه اطلاعات را از طریق بلوتوث به اپلیکیشن گوشی هوشمند منتقل می کند و اپلیکیشن دوز صحیح انسولین را محاسبه می کند. این دستگاه همچنین دارای یک سوزن است که مقدار صحیح انسولین را تزریق می کند.

دکتر هوانگ، گفت: کاری که دستگاه ما انجام می‌دهد، اتوماتیک کردن روش‌های لنست زدن پوست، جمع‌آوری خون، محاسبه سطح قند خون و انجام محاسبات و تزریق انسولین است. بیمار دیگر نیازی به دستگاه لنسینگ جداگانه، گلوکومتر و قلم انسولین ندارد.

بسیاری از اجزای موجود در این دستگاه قبلاً مورد تأیید FDA قرار گرفته اند، اما دستگاه هنوز روی بیماران انسانی آزمایش نشده است. آزمایشات روی خوک ها نشان داد که این سیستم می تواند سطح قند خون را به دقت اندازه گیری کند و دوز صحیح انسولین را تزریق کند.

فقط یک تزریق

برای دستگاه دوم، محققان می خواستند سیستمی بسازند که فقط به یک سوزن نیاز داشته باشد. برای دستیابی به این هدف، آنها یک حسگر گلوکز جدید طراحی کردند که می تواند در همان سوزنی که برای تزریق انسولین استفاده می شود، ادغام شود.

دکتر Sean You ، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله، و دانشجوی فوق دکترا در MIT، گفت: اگر بتوانیم حسگر گلوکز را مستقیماً روی سطح سوزن تحویل انسولین ادغام کنیم، فقط با یک بار سوزن زدن کل فرآیند بطور ساده انجام می شود و درد و مراحل کار به حداقل می‌رسد.

محققان یک حسگر الکترونیکی انعطاف پذیر طراحی کردند که می تواند به سوزن متصل شود و سطح گلوکز را در مایع بینابینی، درست زیر سطح پوست اندازه گیری کند. هنگامی که سوزن به پوست نفوذ می کند، بین 5 تا 10 ثانیه طول می کشد تا سطح گلوکز اندازه گیری شود. این اطلاعات به اپلیکیشن گوشی هوشمند منتقل می‌شود که دوز انسولین را محاسبه کرده و از طریق سوزن وارد شده به زیر پوست، انسولین را به بدن فرد تحویل می‌دهد.

در آزمایش‌هایی که روی خوک‌ها انجام شد، محققان نشان دادند که می‌توانند سطح گلوکز را با این سیستم اندازه‌گیری کنند و سطح قندخون پس از تزریق انسولین کاهش می‌یابد.

از آنجایی که این دستگاه از نوع جدیدی از حسگر گلوکز استفاده می کند، محققان انتظار دارند که برای رسیدن به نقطه ای که بتوان آن را بر روی بیماران آزمایش کرد، به بررسی بیشتری نیاز دارند. آنها برای هر دو سیستمی که در مطالعه ی جدید توضیح داده شده اند، حق اختراع ثبت کرده اند و امیدوارند با شرکت ها برای توسعه بیشتر این دو دستگاه همکاری کنند.

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220120135123.htm